Компании освоили производство лазерных комплексов для термоупрочнения металла

ЭкспертБизнес

Лазер в деталях

Российские компании освоили производство лазерных комплексов для термоупрочнения металла. Несмотря на все преимущества этой технологии, внедрение идет крайне медленно. Производители надеются обеспечить ее проникновение в промышленность за счет создания сети центров предоставления услуг по обработке металла

Вера Колерова

Луч лазера мгновенно разогревает поверхность детали до 1200–1500 градусов, в результате образуется мелкодисперсная структура — новый твердый слой толщиной 0,3–2 мм. Фотографии предоставлены компанией НТЛТ

Лазерные технологии в промышленности называют индустриальной революцией такой же мощности, как появление паровой машины. Об этом говорят давно, но воз и ныне там.

Лазерный луч режет металл вместо традиционной фрезеровки, выполняет операции сварки, а также позволяет закалять и упрочнять изделия из сталей и их сплавов. Эксперты пророчат, что с помощью лазерных технологий уже скоро будет производиться до половины всех операций в металлообработке. В России самые востребованные в промышленности операции с лазером — лазерный раскрой и сварка. А вот лазерное термоупрочнение (закалка) мало распространено по сравнению с другими способами закалки поверхностей деталей.

Узконаправленное воздействие

Упрочнение происходит так: луч лазера движется по кромке детали, мгновенно разогревая ее, в результате чего на поверхности металла образуется новый слой — мелкодисперсная структура с высокой степенью твердости. Основные преимущества лазерного способа термоупрочнения в том, что обрабатываемые детали не меняют своих геометрических размеров (исключены деформация и образование трещин, поверхность не оплавляется), а значит, не нуждаются в дополнительной обработке после лазера. Кроме того, лазером деталь можно упрочнять локально, что снижает энергоемкость операции и ее себестоимость. Например, если взять зубчатое колесо, то можно обработать лазером только зубцы. При этом технология термоупрочнения лазером повышает износостойкость деталей в два–шесть раз.

Иван Андриевский, председатель совета директоров инжиниринговой компании «2К», полагает, что интерес к лазерному термоупрочнению поверхностей деталей растет во всем мире, и в России в том числе: «Технология показала высокую эффективность во многих отраслях военной и гражданской промышленности по сравнению с традиционными методами термической, термомеханической и химической обработки, которые проигрывают не только по временным и финансовым затратам, современным экологическим нормам, но и по конечному результату. Лазерное термоупрочнение оказалось очень востребовано в машиностроении, при создании различных деталей транспортных средств, энергетических установок, например лопаток газотурбинных двигателей, бурового оборудования и так далее, а также в медицине, где речь идет о создании более совершенных протезов суставов».

Но пока говорить о широком применении лазерных технологий в промышленности не приходится. По оценкам Александра Бадалова, исполнительного директора компании «Новые технологии лазерного термоупрочнения» (НТЛТ; г. Владимир), в стране установлена примерно тысяча лазерных комплексов, а оборудование для термоупрочнения деталей исчисляется десятками. Пока преобладают импортные машины из Западной Европы, США и Китая, но российские производители постепенно увеличивают свою долю: у нас появились в последние годы свои наработки в производстве лазерных комплексов по более доступным ценам, чем западные образцы.

Лучи надежды

В лазерной индустрии Россия свои позиции старается восстанавливать после провала начала 1990-х. В подмосковном Фрязино действует компания «ИРЭ-Полюс», входящая в международную группу компаний IPG Photonics, которая специализируется на производстве мощных волоконных усилителей и лазеров. Разработками лазеров занимаются в Шатуре в Институте проблем лазерных и информационных технологий РАН.

Российские разработки в области лазеров стали основой для производства отечественных лазерных комплексов, в том числе для термоупрочнения. Во Владимире сразу на двух предприятиях — «Новые технологии лазерного термоупрочнения» и «Термолазер», образованных в 2010–2011 годах, — разработали подобные комплексы, способные конкурировать с импортными станками. Эти предприятия начинали работать вместе, но потом, как говорят участники рынка, «произошел определенный процесс почкования».

На базе НТЛТ при поддержке Минпромторга РФ был создан центр компетенций по лазерному термоупрочнению и лазерной сварке. В этой компании, как рассказал Александр Бадалов, собралась команда экспертов в лазерных технологиях — в первую очередь ученые Виталий Журавель и Анатолий Чирков, а также другие специалисты еще советской закалки. Основатель компании — Григорий Евстюнин.

В 2012 году НТЛТ представила специализированный лазерный комплекс — он был еще не роботизированным. После этого появилось второе поколение роботизированных комплексов для лазерного термоупрочнения.

«Термолазер», получивший в 2015 году от Фонда развития промышленности льготный заем в размере 80 млн рублей под пять процентов годовых на проект производства лазерных комплексов (весь проект оценивается в 170,8 млн рублей, остальные средства инвестировала компания «Тонап»), также разработал несколько наименований автоматизированных лазерных комплексов для термообработки, в том числе для упрочнения поверхностей крупногабаритных деталей сложной формы, поверхностей крупногабаритных деталей в виде тел вращения и для упрочнения внутренних поверхностей труб. Оборудование для лазерной термообработки выпускают и другие предприятия — например, «Лазертех» из Санкт-Петербурга. По словам директора предприятия Сергея Смирнова, в производстве подобных установок «не нужно особо мудрить, на рынке уже есть много западных образцов, и нет необходимости делать что-то оригинальное», тем более что потребности в массовом производстве таких машин на рынке просто пока нет.

Но это не отменяет возможностей найти собственные ноу-хау. Например, компания НТЛТ в прошлом году подала восемь заявок на изобретение и получила один патент в области разработки комплекса по термоупрочнению. «Оборудование компании “Новые технологии лазерного термоупрочнения” имеет ряд преимуществ перед зарубежными образцами, — считает Иван Андриевский. — Дело в уникальных отечественных разработках в области создания систем мониторинга, контроля и управления».

При этом и в «Термолазере», и в НТЛТ утверждают, что их лазерные комплексы создаются по большей части из комплектующих, произведенных на территории России. «До 90 процентов комплектации основных узлов нашего оборудования сделано в России», — уточняет Бадалов. Однако некоторые составляющие необходимого качества в стране все же не делают. Например, нет высокоточных роботизированных систем, говорит он: «Мы вынуждены закупать импортные, хотя очень сильно бьемся и даже сами стараемся подвигнуть предприятия делать современных роботов». Ну и, конечно, используется почти вся импортная элементная база — микроэлектроника.

А вот лазеры, самую важную часть комплекса, производители используют российские. Например, в оборудовании «Термолазера», как рассказывает гендиректор предприятия Олег Чухланцев, задействуется газовый лазер, который разработали в Лазерном центре в Шатуре. НТЛТ и «Лазертех» делают комплексы на основе диодных лазеров. Как объяснил Александр Бадалов, в НТЛТ изобрели технологию, которая позволяет управлять размерами «пятна» лазерного луча и его мощностью. При использовании газовых лазеров такие возможности недоступны. При этом диодные лазеры по заказу компании собирают в России.

Обыграть импортеров российские производители могут благодаря сравнительно низкой цене машин при сохранении уровня качества, сопоставимого с иностранными установками.

Лазерный комплекс в среднем стоит 300–350 тыс. евро, при этом цена сильно зависит от мощности лазера и наличия дополнительных функций. По словам Александра Бадалова, «базовые» модели комплексов НТЛТ на 30% дешевле импортных, а те, к которым добавлены система контроля и другие функции, — уже на 70%. Продукция «Термолазера», по словам Олега Чухланцева, вдвое дешевле импортной.

Имеет значение и близость к потребителю и готовность помогать с инжинирингом включения лазерной обработки в существующий технологический цикл. НТЛТ предлагает заказчикам не сами комплексы, а технологические решения с использованием лазера. А поставщики импортных станков часто этого не делают или выставляют неподъемную цену.

И все же продажи российского оборудования пока минимальны. Олег Чухланцев говорит о двух реализованных комплексах и нескольких подписанных контрактах на поставку. По словам Сергея Смирнова из «Лазертеха», динамики в обращениях клиентов за услугами по лазерному упрочнению почти нет, правда, десять лет назад желающих вообще не было. У НТЛТ продажи лазерного оборудования, в том числе для термоупрочнения, начиная с 2016 года растут на 50% в год. Но продажи комплексов по-прежнему измеряют в штуках. Компания поставляла их на крупнейшие машиностроительные компании и на предприятия военно-промышленного комплекса (Уралвагонзавод, Кировский завод, Севмашзавод). Что касается окупаемости лазерной установки, то, по словам Бадалова, результаты ее операционной работы в целом выше, чем других операций по упрочнению. Если комплекс стабильно загружен, то срок окупаемости не превышает трех лет.

Рассчитывать на быстрый рост спроса со стороны предприятий разного масштаба вряд ли стоит. Лазерная закалка не панацея и не всегда обеспечивает однозначное снижение затрат на обработку и, соответственно, сокращение себестоимости деталей, предупреждает г-н Смирнов. «В ряде случаев, если уйти от химико-термической обработки на лазерную, себестоимость уменьшится, потому что первый вариант более трудоемкий и дорогой. А если обрабатываться будет сразу большое количество деталей, то еще лучше, потому что производительность химико-термической обработки очень низкая». По его мнению, для получения экономического эффекта от применения технологии лазерного термоупрочнения нужно производство больших серий, а это пока еще редкость для российской промышленности: чтобы окупаться, дорогостоящее лазерное оборудование должно работать без простоев в две-три смены.

Хотя, безусловно, лазерная термообработка очень пригодится там, где к изделиям предъявляются повышенные требования по сроку службы и надежности. К тому же лазерное термоупрочнение по сравнению с другими технологиями дает большой экологический эффект: нет выбросов в атмосферу рабочей зоны, отсутствуют отходы.

Александр Бадалов считает, что России необходима стратегия развития фотоники, без этого и без отраслевых стандартов ситуация с мертвой точки не сдвинется. Фотографии предоставлены компанией НТЛТ

Лазер осветит регионы

Помимо поставок оборудования у производителей лазерных комплексов есть другой способ продвижения лазерных технологий и заработка — предоставление таких услуг в лазерных центрах. В России немало многопрофильных лазерных центров в регионах, оказывающих разные услуги по обработке лазером, а в очень редких случаях — и лазерной закалки. Именно создание региональных центров компетенций Сергей Смирнов называет оптимальным способом распространения новых лазерных технологий: «Но, к сожалению, нельзя создать центр только для лазерного упрочнения. Он будет нерентабельным из-за низкой востребованности услуг».

Между тем Олег Чухланцев планирует создать сеть инжиниринговых центров в региональных промышленных центрах, где будут установлены комплексы компании по термообработке. Он договаривается с крупными предприятиями о том, чтобы разместить центры на их площадках, а в машины инвестировать будет «Термолазер». «Это довольно дорого — обрабатывающий центр плюс вся фотоника», — отмечает г-н Чухланцев. Один из центров, возможно, откроется в Санкт-Петербурге на базе предприятия «Евробласт» — поставщика судового оборудования. Как рассказал директор по развитию Ярослав Анненков, в «Евробласте» считают, что такой проект может быть выгодным, так как в ряде случаев технология лазерной термозакалки не имеет альтернативы.

По мнению Александра Бадалова, создание инжиниринговых центров слишком дорогое удовольствие для частной компании. «А вот организация воркшопов с помощью государства, чтобы можно было демонстрировать возможности лазерной обработки, — вещь хорошая. Если государство готово будет реализовывать такие проекты в рамках стратегии развития фотоники, то мы не против в этом участвовать», — утверждает он. Задача создания стратегии развития лазерной отрасли на государственном уровне уже обсуждается, продолжает г-н Бадалов, и главное, считает он, что недавно наконец было определено, что отвечать за развитие фотоники будет один из департаментов Минпромторга.

Сейчас главные проблемные места в том, что новые технологии требуют перестройки технологических циклов, к которой предприятия не всегда готовы, к тому же существует острый дефицит специалистов по лазерам, способных обслуживать сложное дорогостоящее оборудование. Не менее важно отсутствие ГОСТа по термоупрочнению. Но НТЛТ как раз его разрабатывает, сейчас он проходит процедуры согласования в Госстандарте и, возможно, будет утвержден уже через полгода.

Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Анатомия робособаки Анатомия робособаки

Выверенная анатомия Spot — продукт не слепой эволюции, а грамотной инженерии

ТехИнсайдер
У черных ревунов обнаружили эффект дорогого врага У черных ревунов обнаружили эффект дорогого врага

Обезьяны реагировали на голоса соседей менее агрессивно, чем на голоса чужаков

N+1
Работа из дома: насколько она эффективна и как не сойти с ума — 9 советов Работа из дома: насколько она эффективна и как не сойти с ума — 9 советов

Справляться со сложностями и не терять эффективность на удаленке

РБК
Что такое локальная сеть. Для чего нужна и как ее создать Что такое локальная сеть. Для чего нужна и как ее создать

Как легко настроить собственную локальную сеть?

Цифровой океан
Советской фирме грамзаписи исполнилось 60 лет: топ-10 пластинок «Мелодии» Советской фирме грамзаписи исполнилось 60 лет: топ-10 пластинок «Мелодии»

Лучшие 10 пластинок знаменитой фирмы грамзаписи «Мелодия»

СНОБ
Не стучись в мою дверь: 5 сериалов-антологий в жанре ужасов Не стучись в мою дверь: 5 сериалов-антологий в жанре ужасов

Хорроры-антологии, которые не позволят вам от себя оторваться

Правила жизни
Лучшие сериалы, снятые по мотивам кинофильмов Лучшие сериалы, снятые по мотивам кинофильмов

Превращать любимый фильм в сериал — вовсе не современное изобретение

Maxim
Код: элегантность Код: элегантность

Интерьер в стиле рафинированного софт-минимализма

SALON-Interior
Где русская женщина, там всегда притяжение Где русская женщина, там всегда притяжение

Юлия Пересильд известна своей искренностью — это делает ее неуязвимой

OK!
7 вещей, которые нельзя чистить жидкостью мытья для посуды: мнение клинеров 7 вещей, которые нельзя чистить жидкостью мытья для посуды: мнение клинеров

Почему кофеварки, латунь и нержавеющую сталь нельзя мыть мылом для мытья посуды

VOICE
Как выбрать леску для триммера: виды, отличия, рекомендации Как выбрать леску для триммера: виды, отличия, рекомендации

Какой леской лучше косить траву триммером? На что обратить внимание при выборе?

CHIP
Ханами по-приморски Ханами по-приморски

Рододендрон – чудо дальневосточной природы и символ Приморья

Отдых в России
Монетизация воды Монетизация воды

Какие финансовые инструменты появились в борьбе за климат

Деньги
Отложенное материнство: что нужно знать о заморозке яйцеклеток каждой женщине Отложенное материнство: что нужно знать о заморозке яйцеклеток каждой женщине

Как современная наука помогает остановить время и сохранить фертильность?

Psychologies
Денис Тагинцев: «Когда танцуешь, ты переживаешь состояние абсолютного счастья» Денис Тагинцев: «Когда танцуешь, ты переживаешь состояние абсолютного счастья»

Хореограф-постановщик Денис Тагинцев — о том, что такое танец

Монокль
Покидая Генотопию Покидая Генотопию

С тех пор каждый человек фактически живет в двух параллельных мирах...

Вокруг света
«Режимы движения» и их влияние на системы автомобиля «Режимы движения» и их влияние на системы автомобиля

Зачем внедорожникам нужны «режимы движения»?

4x4 Club
Ученые пытаются понять, что делать с ледниковым шельфом Уилкинса. Он на грани и грозит катастрофой планете Ученые пытаются понять, что делать с ледниковым шельфом Уилкинса. Он на грани и грозит катастрофой планете

Ледниковый шельф Уилкинса в Антарктиде демонстрирует признаки нестабильности

Inc.
Как новенькая! Как новенькая!

Способы, которые помогут запустить процесс очищения и омоложения организма

Лиза
В будущем самолеты могут стать полностью бесшумными В будущем самолеты могут стать полностью бесшумными

Возможно ли, что у самолетов будут бесшумные двигатели? Это вполне реально.

ТехИнсайдер
Нуар с двойным дном Нуар с двойным дном

«Шугар»: Колин Фаррелл копипастит голливудскую классику

Weekend
Образцово-показательная тюрьма: история легендарных питерских «Крестов» Образцово-показательная тюрьма: история легендарных питерских «Крестов»

Рассказываем про одну из самых легендарных тюрем России

ТехИнсайдер
Как пережить родительское собрание: 10 полезных советов Как пережить родительское собрание: 10 полезных советов

Почему мы боимся родительских собраний и как минимизировать негатив от них?

Psychologies
Художник Брис Эссо: Я — творческая машина Художник Брис Эссо: Я — творческая машина

Ключевой замысел проекта «W. E. — World’s End» — идеологическое единство мира

СНОБ
5 бунтарок, изменивших мир: чему всем нам стоит у них поучиться 5 бунтарок, изменивших мир: чему всем нам стоит у них поучиться

Выдающиеся женщины, которые своим протестом изменили ход истории

Psychologies
Неземная тачка: как работал лунный ровер NASA в программе “Аполлон” Неземная тачка: как работал лунный ровер NASA в программе “Аполлон”

Как был сконструирован лунный ровер от Nasa?

ТехИнсайдер
Окно в лес Окно в лес

Как в доме в пригороде Казани интерьер стал продолжением лесного пейзажа

RR Люкс.Личности.Бизнес.
13 пород собак с самым крепким здоровьем 13 пород собак с самым крепким здоровьем

Захотели обзавестись четырехлапым другом? Тогда обратите внимание на эти породы

ТехИнсайдер
Как Бальзак создал миф о зловредных старых девах Как Бальзак создал миф о зловредных старых девах

Как с легкой руки писателя старых дев записали почти во «враги общества»

Psychologies
Необычная традиция: почему на Пасху принято красить яйца Необычная традиция: почему на Пасху принято красить яйца

Почему на пасху мы красим именно яйца? И зачем вообще это делаем?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении